某体育馆音响系统分析

陈勇　彭元媛　黄成

（中航长沙设计研究院有限公司湖南长沙　410014）

某体育馆音响系统分析

陈勇彭元媛黄成

（中航长沙设计研究院有限公司湖南长沙410014）

随着社会的发展，人们对生活品质的要求不断提高。人们对健身、文化、娱乐的需求与相应公共设施不足的矛盾越来越突出，国家也正在大力推进相关场馆的建设。借此设计体育馆的机会，笔者对主场馆内音响系统的设计进行介绍和分析。

体育馆；音响系统；声场；EASE模型

1　工程概况

本体育馆可容纳观众2000人左右，其中固定座位1377人，活动座位716人，属中型场馆。分为一个篮球比赛场地和一个舞台，其中舞台台口高8m，最大高度16m，两层天桥，舞台深度16m，宽度18m，相当于无乐池的镜框式舞台，并有候场的侧台，综合定义为多功能演出文体中心，以体育馆舞台为中心，区域分布如下：

图1　本案主场馆功能区域分布图

2　功能定位

根据建设方要求，本剧场为多功能场所，主要用作举行演出、会议等大型集会活动，其次满足比赛场地扩声，举行演出需要保证声音丰满、有足够的声压级且不失真，举行会议需要保证扩声语言的清晰度，举行比赛时场地扩声清晰。并考虑日后扩展预留空间以及接口。

3　音响系统设计

3.1设计指标

按照《厅堂扩声系统设计规范》（GB50371）文艺演出类扩声系统声学特性一级指标，提出以下设计目标：

表1　扩声系统声学特性指标

3.2声场设计

随着国民经济的发展、家庭Hi-Fi的普及与录音技术的进步，使广大听众的相对听觉鉴赏力也迅速提高，在这期间，人的听觉生理及心理特性研究成果的应用也带动了厅堂扩声系统设计理论的不断发展。

近年来在国外出现了“扩声系统优化设计”的理论，并在许多专业厅堂中得到应用并取得了良好的效果。所谓“优化设计”，主要指的是在常规的声压级、均匀度、清晰度等设计目标外，更加关注相干声源的声干涉问题，以及更宽频带的指向性控制问题。如何有效解决扬声器本身的干涉以及合成声场中的声干涉问题，这也是直接影响明晰度的主要因素。对扬声器频率及相位响应的优化，对扩声系统的高精度调试、校准等技术的应用，可以有效地提高扩声系统的还原性能，从而进一步改善听闻效果，这些扩声声场设计理论与方法是大量的工程应用实践与计算机EASE声场模拟软件实证相结合的成果，验证系统的设计能否达到预期的效果。我们采用的软件是业内公认的EASE软件，版本号是EASE4.1。

根据该剧场的实际需要，为了保证良好的声像定位，同时确保语言扩声的清晰度要求，本方案采用两声道设计线阵列主扩声和场地辅助扩声形式，实际使用时可以设定多种不同扩声模式。左右每个声道均可以独立覆盖全场观众，每个声道中的每个音箱均可以独立控制。观众厅的扩声系统可以实现单声道扩声、左右两声道扩声、场地为主扩声，并采用拉声像音箱对现场进行声像定位。

线阵列扬声器简述以及先进趋势：

随着数字技术及材料科学在专业扩声领域的广泛应用，一种新型的扩声系统——线性阵列，自欧美兴起并迅速席卷全球。与传统的以点声源为声学特性的矩阵音箱相比，线性阵列以其线性声源为声学特性的突出优势，正日益取代传统扩声系统，被广泛地应用于剧院厅堂扩声、多功能厅、宴会厅、流动演出、体育场馆固定安装系统等等诸多领域。

线性阵列扩声基本原理：

“线性阵列系统”——线性阵列的基本原理源于“线性声源”理论，即：只有符合“线性声源理论”，满足其构成条件的音箱阵列系统，才叫“线性阵列系统”。

线性阵列扩声优势：

线声源由无限多个、间距极小并且连续等相的等强度振动单元组成，其声学波阵面为柱面波。线声源在传输特性上，超乎寻常！即：它的声压级衰减为传统点声源的一半（3dB），这也就是说：线性声源的传输效率比点声源高出一倍，这无异于“超导”效应，对传统专业扩声系统而言是革命性的超越！

3.3扬声器的选用及布局

3.3.1音箱的选型

众所周知，观演建筑中的视听功能是该建筑最终能否成功的极为关键的环节，舞台音响系统设计及设备选型直接关系到最终的厅堂功能及使用效果。

就体育馆内部的扩声系统而言，最重要的是具有高质量的声音重放。主要包括有：要获得一个均匀的和最小声干涉的扩声声场，良好的语言清晰度和音乐的明晰度等。

要取得高质量的声音重放，一则是要有好的建声环境，合理的混响时间；再则是选用优质的器材，特别是高品质的扬声器系统。因为扬声器系统的选型与布局将直接关系到扩声声场的格局，最终的音质效果和几项重要的扩声系统声学特性指标将直接与此有关。

在此扩声系统设计的音箱选用上，我们严格遵循以下几个重要原则：

（1）保真度更高、音色优美、柔和、细腻等优势；确保该系统具有声场均匀度好、频率特传输好、声场晰度高。

（2）体积小、功率大、频率宽。

（3）频率及相位响应平坦，音质优美。

（4）指向性强、Q值高、束宽特性平坦，有良好的声场覆盖。

（5）在国内甚至国际在自主研发的品牌。

（6）在演出行业有很多应用。

所以在该设计方案中采用了国内大型演出的ZSOUND线阵的扬声器。主要扩声扬声器我们选用了ZSOUND LA线阵系列。

3.3.2扬声器的布局

左右声道主扬声器：

左右每边采用1只单18寸次低频扬声器+8只单12寸全频线阵扬声器。

图2　左右声道主扬声器布置剖面图

场地扩声扬声器

场地扩声采用两种模式，一种是比赛场地活动为主扩声，采用集中分散形式调试均匀模式下扩声，另一种是以舞台演出为中心，进行线阵主扩声，场地扩声作为辅助扩声补声，通过钢索吊点吊挂在声桥马道上（如图3～4）。

同时，在台口左右两侧的设备室地面上放置4只双18寸超低频音箱，以还原音乐的低音震憾效果。

3.4传输以及调音控制系统

为了高度稳定可靠性的需要，同时考虑到实际情况以及预算总造价又不失系统的先进性、领先性、科学性及操作便捷性，系统配置一台实用价值很高且中航工业舞厅也在用的调音台品牌ALLEN&HEATH品牌，且为数字调音台，可用WI-FI覆盖范围苹果IPAD的在现场或舞台外调音控制。

数字调音台：

GLD集iLive专业巡演系统的的各项优势于一身，价格实惠，适合于常年惠顾我们GL系列模拟调音台产品的各类租赁公司，教堂和现场表演场馆等。

GLD是一款全数字化的混音系统。我们采用Cat5网线传输dSNAKE协议信号，结合即插即用的音频机架和扩展器，可随着用户的需求增长，方便经济地构建系统。还可使用网卡连接GLD系统，进行多轨录音或连接其它设备。一个监听端口用于连接ME个人混音系统。

图3　场地扩声布置平面图

图4　场地扩声布置剖面图

所见即所得的模拟风格控制和直观的触摸屏界面完美结合，让用惯了模拟产品的专业用户，转到数字设备的新手们都能够自如的使用GLD系统。GLD-80和GLD-112调音台的布局和外观均可快速便捷的自定义设置，能够让界面从逻辑上反映用户的特定应用，操作起来格外舒适方便。

正如您对Allen&Heath所期待的那样，GLD秉承了其一贯的优质音频性能，采用全新的高端话筒前置器，具有极低的延时，DSP模块可进行全面处理，没有任何妥协。GLD的FX效果引擎直接取自iLive系统，具有堪称业内经典的精细仿真效果。

总之，这是一款以模拟调音台价格提供数字调音所有优势的专业系统——更不必提它能够替代的所有外置设备。

3.5周边处理设备

3.5.1系统处理设备

在配置系统的处理设备时主要基于以下几个考虑：

（1）处理设备具有良好的品质，不能对扩声系统的声音还原造成音质劣化；

（2）处理设备具有友好的操作界面，方便系统的调节和模式切换；（3）基于灵活性和可靠性考虑，必须简化操作者的工作量；（4）充分考虑每个扬声器通道的控制处理，方便声场的精确调试，完成一个高质量的扩声系统工程。

因此推荐选用1台美国SYMETRIX数字音频处理器Ra原dius12x8+xOut12共计12进20出Dante协议数字网络音频处理器，作为系统的处理设备，集增益、延时、反相、分频、均衡、限幅等多种功能于一体。

3.5.2周边设备

数字调音台已经内置了大量的效果插件、压限器、噪声门等，因此无需配置太多的周边设备。

仅配备了数字效果器和开会时反馈抑制器以及舞台返听用的均衡器。

4　EASE声场模拟

音箱布置系统方案论证，模拟仿真分析。

4.1EASE模型

图5　本案主场馆EASE模型

4.2混响时间

混响时间是评价房间音质最重要的参数之一，本工程声学设计的混响时间分布如图6～8。

系统预测的平均声压级均大于106dB，优于标准要求的最大声压级，其声场不均匀度也符合标准要求。因此，可以预见，系统调试后实际的效果满足设计规范及功能要求，方案设计合理可靠。

图6　混响时间分布图

图7　测试模型

图8　系统的平均声压级

TU112

A

1673-0038（2015）49-0086-03

2015-11-1

陈勇（1983-），男，工程师，本科，主要从事建筑电气设计工作。